DE3048979C2

DE3048979C2 - Method for operating an electrostatic precipitator for gas dedusting and device for this

Info

Publication number: DE3048979C2
Application number: DE19803048979
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing.(grad.) 4150 Krefeld Vogler
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1986-09-04
Also published as: DE3048979A1

Description

Im einzelnen läßt sich die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen 2 bis 6 weiter ausgestalten.In detail, the invention can be in various embodiments according to the dependent claims 2 to 6 further develop.

Die zu messende Zustandsgröße des Rohgases kann dessen Durchflußmenge, seine Temperatur oder sein Staubgehalt sein. Welche Zustandsgröße des zu reinigenden Rohgases der Meßfühler erfaßt, hängt vom einzelnen Anwendungsfall ab und ist insbesondere von der Dauer und derti Streubereich der Einflußgrößen während der gesamten Betriebszeit der Anlage bestimmt. Wird beispielsweise ein stark schwankender Staubgehalt des Rohgases vom Meßfühler erfaßt, so kann der wegen des konstant gehaltenen Reingas-Staubgehaltes sich entsprechend ändernde Abscheidegrad praktisch verzögerungsfrei durch die direkt gesteuerte Versorgungs-Hochspannung des Abscheiders eingestellt werden. Die durch den Meßfühler für den Staubgehalt des Reingases geführte Regelung braucht dann nur noch die Vorwärtssteuerung zu überwachen bzw. zu korrigieren. Durch die Ansteuerung des Reglers für die Hochspannung wird die Auscheiderbetriebsspannüng in einen Bereich wesentlich unterhalb der Durchschlagspannung abgesenkt, so daß kurzzeitige Oberschläge, wenn überhaupt, dann höchstens noch als seltene Zufallsereignisse vorkommen und daher die mechanische Belastung der Abscheidesysteme auf ein Minimum beschränkt wird. Insbesondere bei Anlagen mit brennbaren Gasen oder Stäuben wird der Abscheidebetrieb bedeutend sicherer, weil die als Zündinitiale wirkenden Überschläge praktisch entfallen.The variable of state of the raw gas to be measured can be its flow rate, its temperature or Be dust content. Which state variable of the raw gas to be cleaned the sensor detects depends on the individual Application and is in particular on the duration and the scatter range of the influencing variables during the total operating time of the system. For example, there is a strongly fluctuating dust content of the raw gas detected by the sensor, because of the constant clean gas dust content accordingly changing degree of separation practically without delay due to the directly controlled high voltage supply of the separator. The through the probe for the dust content of the Control based on pure gas then only needs to monitor or correct the forward control. By activating the controller for the high voltage, the separating operating voltage is in one range significantly below the breakdown voltage, so that brief flashovers, if at all, then at most occur as rare random events and therefore the mechanical stress on the Separation systems are kept to a minimum. Especially in systems with flammable gases or The separation operation is significantly safer with dust, because the flashovers, which act as ignition initiators, are practical omitted.

Größere Elektroabscheideanlagen bestehen regelmäßig aus mehreren Feldern mit voneinander unabhängiger Spannungsversorgung und Reglern, denen das vom Reingas-Staubgehalt abhängige Signal gemeinsam zugeführt werden kann. Die Erfindungsaufgabe einer möglichst geringen Leistungsaufnahme der Abscheideranlage läßt sich aber auch dadurch vorteilhaft lösen, daß das vom Meßwert des Reingas-Staubgehaltes abhängige Signal den Reglern der Abscheidefelder einzeln oder gemeinsam in wechselnder Folge zugeschaltet wird. Es kann auch eine Vorrangschaltung in der Weise vorgesehen sein, daß die Zuschaltung eines spannungsmindernden Signales vorrangig auf ein in den Durchbruchzustand geratenes Abscheidefeld erfolgt.Larger electrodeposition systems regularly consist of several fields with independent fields Power supply and controllers to which the signal dependent on the clean gas dust content is fed together can be. The inventive task of the lowest possible power consumption of the separator system but can also be solved advantageously by the fact that this depends on the measured value of the clean gas dust content Signal to the controllers of the separation fields is switched on individually or together in alternating sequence. It A priority circuit can also be provided in such a way that the connection of a voltage-reducing The signal is primarily directed to a separation field that has reached the breakthrough state.

Die elektrische Leistungsaufnahme der einzelnen Abscheide-Feider innerhalb einer Anlage ist in der Regel nicht gleichmäßig und hat je nach Lage des Feldes einen unterschiedlichen Einfluß auf den Abscheidegrad. Dem trägt eine zweckmäßige Ausführungsform Rechnung, bei der sämtliche bezüglich des Gasstromes in Reihe geschalteten Abscheidefelder in einstellbaren Intervallen in an sich bekannter Weise auf ihre jeweilige maximale Betriebsspannung mit kurzzeitigen Durchschlägen hochgefahren und nachfolgend diese Betriebsspannungen durch Zuschaltung des Reingas-Staubgehaltmeßwertes abgesenkt werden.The electrical power consumption of the individual separators within a plant is usually not uniform and depending on the position of the field has one different influence on the degree of separation. An expedient embodiment takes this into account, in which all separation fields connected in series with regard to the gas flow at adjustable intervals in a manner known per se to their respective maximum operating voltage with brief breakdowns run up and then these operating voltages by switching on the clean gas dust content measurement value be lowered.

Wenn man die Zuschaltungsfolge der Signale gegebenenfalls unter Einsatz eines Prozeßrechners steuert, dann kann eine ständige Optimierung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Felder erzielt und die gesamte Leistungsaufnahme der Abscheideanlage besonders gering gehalten werden.If the connection sequence of the signals is controlled using a process computer, if necessary, then a constant optimization of the power distribution can be achieved on the individual fields and on the whole Power consumption of the separation system can be kept particularly low.

Die Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ihrer Gattung nach aus DE-AS 13 04 454 bekannt. Sie zeichnet sich demgegenüber dadurch kennzeichnend aus, daß der Regler mit einem vom Rohgasstaubgehalt und vom Reingasstaubgehalt des Abscheiders abhängigen Signal gespeist ist.The type of device according to claim 6 is known from DE-AS 13 04 454. She stands out on the other hand, characterized by the fact that the controller with one of the raw gas dust content and the Pure gas dust content of the separator dependent signal is fed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing with exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 schematisch einen Elektroabscheider mit vereinfachtem Schaltbild der Anlage zur Hochspannungsversorgung, F i g. 1 schematically an electrostatic precipitator with a simplified Circuit diagram of the system for high voltage supply,

Fig.2 einen Elektroabscheider mit mehreren, getrennt spannungsversorgten Abscheidefeldern und den vereinfachten Signalflußplan der Versorgungsanlage,Fig.2 an electrostatic precipitator with several, separated voltage-supplied separation fields and the simplified signal flow diagram of the supply system,

ίο Meßeinrichtungen und Regler.ίο measuring devices and controllers.

Nach F i g. 1 hat der Elektroabscheider 1 einen Rohgas-Einlaß 2 und einen Reingas-Auslaß 3. Auf negativer Hochspannung liegende Sprühelektroden 4 bilden ein elektrisches Feld aus zu elektrisch an Masse liegenden Niederschlagselektroden 5, an denen sich der Staub abscheidet Mittels einer Zellenradschleuse 6 wird der Staub aus dem Abscheider ausgetragen.According to FIG. 1, the electrostatic precipitator 1 has a raw gas inlet 2 and a clean gas outlet 3. On negative High-voltage spray electrodes 4 form an electric field from those that are electrically connected to ground Precipitation electrodes 5, on which the dust is deposited. By means of a rotary valve 6, the Dust discharged from the separator.

Die Versorgungsanlage für die Hochspannung ist wie folgt ausgebildet: Ein Hochspannungstransformator 7 wird primärseitig aus dem Netz über Sicherungen 8, ein Abschaltschütz 9 and Bimetallauslöser IQ mit Spannung versorgt Zur Einstellung der Hochspannung befindet sich in einem primärseitigen Leitungszweig eine Einrichtung 11 zur Abscheiderspannungsregelung, deren Regelsfecke aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren 12 mit einem Impedanzglied 13 besteht. Die Thyristoren 12 sind durch einen Impulsgeber 14 gesteuert, der seinerseits durch einen Regler 15 gesteuert wird. An die Hochspannungsseite des Transformators 7 ist ein Brückengleichrichter 16 angeschlossen, der über eine Leitung 17 den Elektroabscheider 1 spannungsversorgt. Zwischen den Gleichrichter 16 und elektrischer Masse ist ein Meßglied 17' zwischengeschaltet, das ein Referenzsignal 18 für die Abscheiderhochspannung erzeugt.The supply system for the high voltage is designed as follows: A high voltage transformer 7 is on the primary side from the mains via fuses 8, a switch-off contactor 9 and bimetallic release IQ with voltage supplied To set the high voltage, there is a device in a line branch on the primary side 11 for separator voltage control, the control corner of which consists of two anti-parallel connected thyristors 12 with an impedance element 13 is made. The thyristors 12 are controlled by a pulse generator 14, which in turn is controlled by a controller 15. On the high voltage side of the transformer 7 is a Bridge rectifier 16 connected, which supplies voltage to the electrostatic precipitator 1 via a line 17. A measuring element 17 'is connected between the rectifier 16 and the electrical ground and provides a reference signal 18 generated for the separator high voltage.

Dieses Referenzsignal 18 wird dem Regler 15 als Eingangsgröße zugeschaltet.This reference signal 18 is connected to the controller 15 as an input variable.

Die Regeleinrichtung 11 ermöglicht es, wenn es ggf. zeitweilig betrieblich erwünscht oder erforderten erscheint, in der eingangs bereits erörterten bekannten Weise die Abscheiderhochspannung im Bereich der Dt-.chschlagspannung zu fahren, so daß eine vorgegebene zeitliche Häufigkeit von kurzzeitigen Überschlagen des Abscheiders eingehalten bzw. niehl überschritten wird.The control device 11 makes it possible, if it appears to be operationally desirable or required at times, in the known manner already discussed at the beginning Way to drive the separator high voltage in the range of the Dt impact voltage, so that a predetermined frequency of brief flashovers of the separator adhered to or never exceeded will.

Im Reingas-Auslaß 3 des Abscheideis 1 ist ein optisches Meßgerät 19 zur Bestimmung einer vom Staubgehalt abhängigen Lichtabsorption angeordnet. Der Lichtstrahl einer nicht dargestellten Lichtquelle des Meßgerätes tritt über eine Linse 20 in den Reingaskanal 3, wirdIn the clean gas outlet 3 of the separator 1 is an optical measuring device 19 for determining the dust content dependent light absorption arranged. The light beam from a light source, not shown, of the measuring device enters the clean gas duct 3 via a lens 20

so von einem Spiegel 21 reflektiert und von einem nicht dargestellten Lichtempfänger des Gerätes 19 aufgenommen. Die festgestellte Lichtschwächung ist abhängig vom Staubgehalt des Reingases. Derartige mit guter Meßgenauigkeit arbeitende Geräte sind bekannt; sie arbeiten meist nach 4;m Prinzip der Autokol'imation und haben einen Meßlichtstrah! und einen Referenzlichtstrahl. Das erha'tene Meßsignal 22 wird einem Signalwandler 23 zugeführt, dessen Ausgang auf den Regler 15 geschaltet ist.thus reflected by a mirror 21 and recorded by a light receiver, not shown, of the device 19. The detected light attenuation depends on the dust content of the clean gas. Such with good Devices operating with measuring accuracy are known; they mostly work according to the principle of autocol'imation and have a measuring light beam! and a reference light beam. The measurement signal 22 obtained is sent to a signal converter 23, the output of which is switched to the controller 15.

Außerdem ist im Rauchgas-Einlaß 2 des Abscheiders 1 ein dem Meßgerät 19 entsprechendes optisches Meßgerät 24 mit Linse 25 und Reflektorspiegd 26 angeordnet, dessen Meßgröße 27 ebenfalls dem Signalwandler 23 zugeführt wird. Die zusätzliche Vorwärtssteuerung durch den Rohgas-Meßfüliler 24 stellt entsprechende Änderungen der Abscheiderhochspannung wesentlich schneller ein. Die durch das Meßgerät 19 für den Staubgehalt des Reingases geführte Regelung braucht dannIn addition, an optical measuring device corresponding to the measuring device 19 is in the flue gas inlet 2 of the separator 1 24 arranged with lens 25 and reflector mirror 26, the measured variable 27 of which is also the signal converter 23 is fed. The additional forward control by the raw gas measuring filler 24 provides corresponding Changes in the separator high voltage are much faster. The through the measuring device 19 for the dust content of the clean gas then needs regulation

nur noch die Vorwärtssteuerung durch das Meßgerät 24 zu überwachen und mit geringem Schwankungsbereich korrigierend zu arbeiten.only the forward control by the measuring device 24 to monitor and to work corrective with a small range of fluctuation.

In F i g. 2 ist ein Elektroabscheider 1 mit vier Abscheidefeldern 28 schematisch dargestellt und der SignaifiuB-plan gezeigt Das zu entstaubende Rohgas tritt bei 29 in den Abscheider 1 ein; das Reingas verläßt den Abscheider am Ausgang 30. Jedes Abscheidefeld 28 ist mit einer Hochspannungsanlage 31 mit zugehöriger Regeleinrichtung 32 ausgerüstet, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 im einzelnen erläutert worden sind. Insbesondere entsprechen die Regeleinrichtungen 32 in ihrem Aufbau der Regeleinrichtung 11 von F i g. 1.In Fig. 2, an electrostatic precipitator 1 with four separation fields 28 is shown schematically and the signal plan The raw gas to be dedusted enters the separator 1 at 29; the clean gas leaves the separator at the output 30. Each separation field 28 is connected to a high-voltage system 31 with an associated control device 32, as they have been explained in detail above in connection with FIG. In particular, the structure of the control devices 32 corresponds to the control device 11 of FIG. 1.

Am Reingas-Ausgang 30 ist ein vereinfacht dargestellter Meßfühler 33 für den Staubgehalt angeordnet, der ein Meßgerät 34 mit Signalumwandler speist. Dieses Meßgerät kann entsprechend den Geräten 19 bzw. 24 aus Fig. 1 ausgebildet sein. Mit einem Schalter 35 ist das Meßgerät 34 aöschaitbar, so daS die KuC-hspannungsanlagen 31 im Bedarfsfalle auch in bekannter Weise mit den üblichen Abscheiderspannungsreglern 32 arbeiten können. Ein Regler 36 ist ein Zweipunktregler, dessen Ausgangssignal 37 im einfachsten Fall über Signaleinsteller 38 den vier Regeleinrichtungen 32 zugeführt wird. Die Signaleinsteiler dienen dazu, die Betriebsspannungen der einzelnen Abscheiderfelder einzustellen und so deren Abscheidegrade aufeinander optimal abzustimmen. Die Abscheidefelder 28 werden auch hier in der Regel so gefahren, daß ihre Betriebsspannungen wesentlich unterhalb der Durchbruchspannung für kurzzeitige Überschläge liegen.At the clean gas outlet 30, a measuring sensor 33, shown in a simplified manner, is arranged for the dust content, which feeds a measuring device 34 with a signal converter. This measuring device can correspond to devices 19 and 24 be formed from Fig. 1. The measuring device 34 can be switched off with a switch 35, so that the power supply systems can be switched on 31 if necessary also work in a known manner with the usual separator voltage regulators 32 can. A controller 36 is a two-point controller, the output signal 37 of which in the simplest case is via signal adjuster 38 is fed to the four control devices 32. The signal adjusters are used to adjust the operating voltages of the individual separator fields and thus their degrees of separation optimally to vote. The separation fields 28 are here as a rule moved so that their operating voltages are significantly below the breakdown voltage for brief flashovers.

Bei einer modifizierten Ausführungsform, die im einzelnen in F i g. 2 nicht dargestellt ist, kann das vom Reingas-Staubgehalt abhängige Signa! 37 des Reglers 36 den vier Regeleinrichtungen 32 in wechselnder Folge zügeschaltet werden, so daß sich eine ständige Optimierung der Lcistungs-Gcsamtaufnahrns dss Elektroabscheider ergibt. Da der elektrische Zustand der einzelnen Abscheiderfelder 28 zeitweilig erheblich unterschiedlich werden kann, kann das Signal des Reglers 36 gegenüber der Folgeschaltung vorrangig einem solchen Abscheidefeld 28 zwecks Spannungsabsenkung zugeschaltet werden, das während des Betriebsablaufes in einen Durchbruchzustand mit kurzzeitigen Überschlagen geraten istIn a modified embodiment, which is shown in detail in FIG. 2 is not shown, this can be due to the clean gas dust content dependent signa! 37 of the controller 36 are switched on to the four control devices 32 in alternating sequence so that there is a constant optimization of the overall performance of the electrostatic precipitator results. Since the electrical state of the individual separator fields 28 is at times significantly different can be, the signal of the controller 36 can be given priority to such a separation field compared to the sequential circuit 28 are switched on for the purpose of reducing the voltage, which is converted into a Breakthrough state with brief flashovers is advisable

Bewährt hat sich auch eine Betriebsweise mit derart wechselnder Zuschaltungsfolge, daß in einstellbaren Intervallen ein Zuschalten der bekannten Spannungshöchstwertregelung anstelle der erfindungsgemäßen Steuerung erfolgt und anschließend die erfindungsgemäße Steuerung die Betriebsspannungen der einzelnen Abscheidefelder 28, beispielsweise um einen vorgewählten Betrag, absenkt Hierdurch wird erreicht, daß die Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen, bezüglich des Gasstromes in Reihe geschalteten Abscheidefeldem 28 den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt bleiben und die Gesamtleistungsaufnahme optimal auf die einzelnen Felder verteilt wird.A mode of operation with such an alternating connection sequence that at adjustable intervals has also proven itself switching on the known maximum voltage regulation instead of the one according to the invention Control takes place and then the control according to the invention the operating voltages of the individual Separation fields 28, for example by a preselected amount, is reduced Voltage differences between the individual separation fields connected in series with regard to the gas flow 28 remain adapted to the respective operating conditions and the total power consumption optimally the individual fields is distributed.

Während bei den bekannten Abscheiderspannungsreglem der geschlossene Regelkreis sich nur elektrischer Glieder bedient, ist bei dem Verfahren nach der Erfindung der Elektroabscheider in den Regelkreis mit einbezogen. Die Betriebsspannung des Abscheiders liegt bedeutend niedriger, sein Leistungsbedarf ist erheblich geringer ais bei der üblichen Betriebsweise, !rn Betrieb befindliche Anlagen ergaben eine Verringerung der Leistungsaufnahme auf weniger als 50% des Wertes bei üblicher Betriebsweise, insbesondere bei Anlagen mit diskontinuierlicher oder niedriger Durchschnittsauslastung. While with the known separator voltage regulators the closed control loop uses only electrical members, is in the method according to the invention the electrostatic precipitator is included in the control loop. The operating voltage of the separator is significantly lower, its power requirement is considerable less than with the usual operating mode,! rn operation existing systems resulted in a reduction in power consumption to less than 50% of the value Usual operating mode, especially in systems with discontinuous or low average utilization.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 2 Supply high voltage, whereby the dust content of the clean gas is measured continuously and the measured value if it deviates from a target value

1. Method of operating an electric separator high voltage controls so that it is falling with Deters for gas dedusting, in particular from 5 dust content decreases and with increasing dust content Flue gas and exhaust gas in the case of metallurgical plants to a value below the breakdown voltage Melting processes, with adjustable supply increases, and a device for its implementation. High voltage, with the dust content of the clean- Usually electrostatic precipitators are in the way is continuously measured and the measured value se operated that their supply high voltage on in the event of a deviation from a target value, the high-voltage voltage is set or as high as possible tion is controlled in such a way that it is controlled with falling dust and thus the highest possible degree of separation stop decreases and with increasing dust content until the dust is achieved.

to a value below the breakdown voltage. This principle is usually carried out with the help of a voltage increase, characterized in that au- reign is realized in the following way: After the one and the other a state variable of the raw gas measured 15 switch the supply system, after the deletion of whose measured value is used as the actual value of a control loop, standing arcs or other overload events is used for the high voltage supply, and that the disconnected supply voltage is ramped up, the measured value for the dust content of the clean gas as up to the breakdown voltage of the electrostatic precipitator is introduced into the control loop. It is enough. Brief rollover occurs, often

2. The method according to claim 1, characterized marked 20 wiper, with the result that the voltage indicates that the state variable to be measured the controller a further increase in the supply span DürchfiüSrnenge of the raw gases to be cleaned s and / voltage stops or the voltage by a small amount or the raw gas temperature and / or the dust is lowered.

3. The method according to claim 1 or 2, with a 25 kung a maximum permitted rollover number per Electrostatic precipitator can be preselected from several separation fields time unit, which by the Spanmit independent voltage supply regulators are observed.

supply and regulators, characterized in that in many cases it has been shown that

on the measured value of the clean gas dust content during operation of the systems to be dedusted

ge signal (37) the regulators of the separation fields 30 the relevant state variables of the raw gas, in particular

individually or together in alternating sequence, its dust content, considerable fluctuations

switches w '^ d. are subject. The known mode of operation discussed

4. The method according to claim 3, characterized in that the electrostatic precipitator ensures a maximum that the connection of a low-voltage Ie dedusting of the raw gas during the entire The other signaies (37) give priority to one in the 35 operating time, however, the dedusting of the gas The separation field reached the breakthrough state occurs with relatively little consequence during the operating phases, the performance of the dust separator has been taken too far.

5. The method according to claim 3, characterized in that the clean gas often has a dust content that shows that all separation fields connected in series with respect to the gas flow are substantially below the required maximum value their each - a relatively high consumption of electrical power,
A method of the type mentioned is run up from the gene breakdowns and subsequently BE-PS 5 41 323 known. 45 so that the separator high voltage depends on

6. Device for generating a controllable ability of state variables of the clean gas changed High voltage for electrostatic precipitators, where one becomes.

High-voltage transformer (7) on the primary side two. In contrast, the object of the invention is to-

Has antiparallel connected thyristors (12), reasons that the mode of operation of electrostatic precipitators by one of the time behavior of the high voltage 50 to improve that the supply level influenced controller (15) are controlled, and the voltage as quickly as possible to the respective gas state Secondary winding of the transformer is matched via a and the electrostatic precipitator with a Bridge rectifier (16) to operate the electrostatic precipitator (1) with the lowest possible electrical power feeds, to carry out the procedure according to one is.

of claims 1 to 5, characterized in that 55 This object is achieved in that also the controller (15) with one of the raw gas dust content a state variable of the raw gas is measured whose and from the clean gas dust content of the separator (1) from the measured value as the actual value of a control loop for the dependent Signal (22) is fed. supply high voltage is used, and that the measured value for

the dust content of the clean gas is introduced as a correction in the 60 control loop.

The measure mentioned enables the electrostatic precipitator to be set quickly to any in particular to a required maximum dust content of the clean gas regardless of a during

The invention relates to a method for the state which fluctuates in the operating time, in particular operation an electrostatic precipitator for the gas dedusting dust content of the raw gas.

exercise, in particular of flue gas and exhaust gas when measuring a variable of the state of the raw gas

Metallurgical melting processes, with adjustable from US-PS 19 09 825 and US-PS 27 04 134 known.